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© 2013 Dependable Embedded OS R&D Center

D-Caseの実証評価の取り組み

山本修一郎 DEOS Project, 名古屋大学

11.22 , ET2013

(2)


主な話題

DEOSにおけるD-Caseの位置づけ

パターンライブラリの構成

適用事例

今後の展開

(3)


D-CASEの位置づけ

(4)


DEOSプロセスとD-Case, D-Script

障害対応サイクル

変化対応サイクル

テスト検証設計実装ステークホルダ合意

要求抽出・リスク分析

合意形成開発障害対応

D-Case D-Script

合意記述データベース

通常運用

予兆検知・障害発生

目的変化・環境変化

説明責任遂行

原因究明

迅速対応

未然回避

(5)


D-Caseの例（システム参照モデル分解パターン）

前提

主張

戦略

証拠

(6)


D-Caseの全体構成例

要件定義

設計

製造

試験

サービス戦略

要件定義 D-Case

設計D-Case

製造D-Case

試験D-Case

サービス戦略D-Case

開発D-Case

運用D-Case

開発プロセス

運用プロセス

サービス設計

サービス移行

サービス運用

継続的サービス改善

サービス設計D-Case

サービス移行D-Case

サービス運用D-Case

サービス改善D-Case

DEOSプロセス DEOS D-Case DEOS プロセスD-Case DEOS プロセス

プロセス D-Case

(7)


D-CASEパターンライブラリ

(8)


D-Caseパターンの構成

説明対象 D-Case 説明

既存D-Case

証拠文書

証拠分解

対象の表記法対象が持つ共通構造

対象分解参照モデル分解

条件分解推論分解

再分解

D-Script 迅速対応

運用監視

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議論分解パターンの分類

分類説明

対象分解対象物の構成に基づいて主張を分解

条件分解対象条件に基づいて主張を分解

参照モデル分解参照モデルに基づいて主張を分解

推論分解背理法や帰納法によって主張を分解

証拠分解主張を証拠によって分解（説明）

再分解既存のD-Caseを用いて主張を分解

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パターンライブラリの構成

パターン分類説明

記述法 15

アーキテクチャ, 機能, 属性, 完全化, プロセス, プロセス依存関係 , 階層化, データフロー図, ビュウ, ユースケース, 要求, 状態遷移, 運用要求, シーケンス図, ビジネスモデル

参照モデル 11

DEOS プロセス,リスク, 組み込みシステム, コモンクライテリア, 要求テンプレート, システム境界, 欠陥モード, 非機能要求グレード, テストケース, 問題フレーム,ITILプロセス

条件 7

ECA, 条件判断, 代替案選択 , 矛盾解消, 平衡化, 改善, 明確化

推論 5

帰納法, 消去法, 否定推論, 反駁

証拠 11

法制度, 形式的証明, モデル検査, 試験成績書, 合意文書, レビュ報告書, シミュレーション, 評価報告書, 説明書, モニタノード, 文書

再利用 2

水平分解、垂直分解

注）モニタノードにD-Scriptを対応付けることにより、監視条件からの逸脱に迅速対応

(11)


完全分解パターンの例

すべてのリスクごとに、下位の主張に分解

(12)


属性分解パターンの例

(13)


ユースケース分解パターンの例

(14)


条件選択分解パターンの例

(15)


矛盾解決分解パターンの例

(16)


代替案比較分解パターンの例

(17)


組み込みシステム参照モデル分解パターンの例

(18)


セキュリティCC分解パターンの例

(19)


ITILプロセス分解パターンの例

(20)


帰納推論分解パターンの例

(21)


D-CASE適用事例

(22)


実証評価研究会

http://www.dcase.jp/

(23)


D-Case活用事例

分野事例適用組織

自動車エンジン制御開発への適用石崎直哉氏（トヨタ）

衛星超小型人工衛星への適用田中康平氏(NESTRA)

ロボットロボットの衝突安全性保証加賀美聡氏(産総研)

ロボット ETロボコンへの適用伊東敦氏 (富士ゼロックス)

ロボット ETロボコン要件定義宇都宮浩之氏（デンソークリエイト）

ポータル非機能要件保証名古屋大学

ビジネス受入テスト十分性保証名古屋大学

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ｴﾝｽﾄ D-Case 例

トヨタにおけるｴﾝｽﾄ評価・開発のﾌﾟﾛｾｽをD-Caseに実装

石崎直哉氏

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超小型人工衛星への適用例

1. 保証範囲を定義

2. アシュアランスケースを記述

3. 記述結果をチェック

システムエンジニアリング

のV-modelに沿って，

段階的にアシュアランスを記述

田中康平氏

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ロボットの衝突安全性保証例

加賀美聡氏

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ETロボコンへのD-Case導入効果例

要求から要素技術とその検証結果まで容易に辿れる

ドリフトターン

ポイントごとに検討走行戦略：ターン経路をソナーで決めて、旋回、直進でペットボトル間を通過する(P4)

前提条件：直進、旋回性能が高いため3点倒立走行をする

ターン経路検知

誤った位置でドリフトを開始しない

直進してペットボトル間を走行できるよう旋回できる

旋回位置まで正確に直進できる

リスク対策を検討

ターン経路探索時にペットボトルの位置を誤解しない

ソナー指向性実験結果

停車すべき位置への停車率の検証結果

指定した旋回角精度の検証結果

走行距離精度の検証結果

ドリフト走行


E8

階段前提条件：・階段をのぼる際にはバランスを保ちやすいため3点倒立走行をする

走行戦略：階段のぼりは3点倒立走行、90度ターンはライントレースで通過する(P4)

ポイントごとに検討

階段のぼり 90度ターン階段くだり

リスク対策を検討リスク対策を検討リスク対策を検討

直進しても脱輪しない角度で階段をのぼれる

階段をのぼるときに

バランスを崩さない

速度不足で段差をのぼれない

垂直入射の検証結果よいしょのぼり

の検証結果

必要速度の検証結果

急旋回して走行路を保てる

設定P係数と旋回成功率の検証結果

階段をおりるときにバランスを崩さない

2輪走行の走行成功率

階段をおりた後に走行路を見失わない

階段通過後のライン復帰成功率

E11

E12

E13

シーソー

前提条件：・シーソー上での3点倒立走行は転倒のリスクが高いため2輪走行をする・シーソーダブルをクリアする

走行戦略：2輪で走行し、シーソーの傾きに応じてジャイロ補正して走行体をブレーキする(P4)リスク対策を検討

直進しても脱輪しない角度でシーソーにのぼれる

シーソー接地の衝撃に耐えられる

設定ジャイロ値と接地成功率の検証結果

進入角度と成功率の検証結果

指定距離で停車してシーソーから落下しない


シーソーに乗り上げたことを判断できる

衝撃検知の検証結果

E15 E14

ステートマシン図(P3)

効率化の方針ごとに検討

開発者ごとの作業量を軽減手戻りを防ぐ

実現手段を検討

バグを発生させない

設計図を検証できる

設計図からコードを自動生成できる

BridgePointによるコード自動生成率

DSLでの走行戦略コード生成時間改善率

モデル検査によるステートマシン/タスクスケジューリングの網羅検証結果

UT報告書

Verifierによるフレームワークの設計検証結果

コード解析結果

単体テストを自動化して機能拡張時のテスト時間を削減できる

イタレーション開発で走行体を理解しながら要件を獲得できる

UT報告書（テスト実行回数）

要件管理表

WBS


修正の度に単体テストできる


ドメインを分割して並行に分担作業できる

ドメイン分析結果

クラス図(P2)

タスク設計(P3)

WBS

効率的な開発

E2E3

E4

E5

E6

時間をかけずに総合優勝する

目標要素ごとに検討

総合優勝

評価要素ごとに検討

モデルでエクセレント

走行で優勝

記載を省略優勝するための要素ごとに検討

効率的な開発

難所ごとに検討

ボーナスステージで最高タイムを獲得

リタイアしない

短い時間で走行

階段シーソールックアップゲート

ドリフトターン

ガレージイン

短い時間で走行

実現方針を検討

できるだけ最速（3点倒立走行で最大前進値）で走行

最短経路で走行


カーブで外輪は最大速度で内輪は速度を下げる

各車輪の速度のログ

走行体を後方へ倒して斜面での転倒を

防ぐ

斜面の傾きと転倒しない走行体傾斜角度の検証

結果


PDライントレース

コース形状に沿った走行軌跡の検証結果

E1

リタイアしない

外部要因を検討

光（明るさ）


光の幅変化の影響を受けない

太陽光の影響を受けない

水銀灯の影響を受けない

バンド調整による輝度値の補正結果の検証結果

外乱光除去フィルタによる

軽減率の検証結果

ローパスフィルタによる軽減率の検証結果

摩擦

E7

電池残量


摩擦によらず指定速度で走行できる

PI速度制御の検証結果

残量によらず指定速度で走行できる


地区大会で新たに発見したリスク及び対策を追加

ガレージイン


走行戦略：灰色マーカーからガレージまでの距離を指定して停車する(P4)

ガレージの入口を誤らない

壁に衝突しない

マーカーエッジチェンジによる灰色検知精度の検証結果


ルックアップゲート

走行戦略：走行体を倒して、ライントレースによりゲートをくぐる(P4)

傾斜時輝度補正の検証結果


姿勢変更時に倒れない

緩やかな停車の検証結果

PID尻尾制御の検証結果

走行体角度を変更しても

ライントレースできる

E9

E10

エビデンスにマークが付加されているものは、この後のページでその証跡を示す。示す証跡は重要度を考慮して選択した。

E

※スペースの都合上、D-Caseは分割して掲載している。

E16

目標①：各コースともに25秒

目標②：難所すべてクリア

目標⑤：上流工程で不具合検出

目標⑥：工数削減

目標⑧：並行開発

目標③：リタイアせず完走

下位ゴールが満たされればその上位ゴールも満たされる

エビデンスによって上位ゴールを保証する

D-Case記述方法

名称図形要素説明

ゴールシステムが達成すべき性質

ストラテジ親ゴールを達成するアプローチの観点

コンテクストゴールやストラテジを議論する前提情報

エビデンスゴールが成り立つことの証跡

P5P5

P5P2

P3

P3

P3

P3

P5 P5P4

P4 P5

P4P5P5

トップゴール

© 2013 Fuji Xerox Co., Ltd. All rights reserved.

伊東敦氏

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ETロボコンへの適用例

DENSO CREATE INC.

宇都宮浩之氏

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非機能要求の定量評価指標のD-Caseによる保証

可用性を達成している

可用性特性で説明する

可用性の特性を達成している

特性指標について説明

特性指標を達成している

特性指標を達成している証拠

参考）非機能要求グレード

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テスト十分性に対するD-Case作成手順

要求仕様要求記述表要求逸脱分析表

結合テスト項目正常系一覧

結合テスト項目例外系一覧

テストD-Case

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テスト十分性確認 D-Case(一般形)

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今後の展開

(33)


高信頼ADMの課題

ADMフェーズ Assured ADM

準備 ①アーキテクチャリポジトリでの証拠文書と保証ケースの格納 ②ディペンダビリティ委員会での主張間の優先順位の合意

A.アーキテクチャビジョン ①ディペンダビリティスコープ定義 ②主張の定量評価尺度定義 ③保証ケース能力評価 ④ディペンダビリティパラメタ定義

B.ビジネスアーキテクチャ ①ディペンダビリティ原則定義 ②BA保証ケース作成 ③BA保証ケースレビュ

C.情報システムアーキテクチャ ①IA保証ケース作成 ②IA保証ケースレビュ

D.技術アーキテクチャ ①TA保証ケース作成 ②TA保証ケースレビュ

E.ソリューション ①BA, IA, TA保証ケースを統合 ②一貫性を確認

F.移行計画 ①運用管理の保証ケース作成 ②ディペンダビリティパラメタ価値分析

G.実装監督 ①保証ケースの証拠を作成 ②プロセス保証ケースの証拠を作成 ③網羅的に主張と証拠の関係を確認 ④運用に対する保証ケースをレビュ

H.アーキテクチャ変更管理 ①運用保証ケースの証拠を管理 ②主張の不成立への対応策の確認③保証ケースによるリスク管理 ④保証ケースによる障害分析

要求管理保証ケースの主張と要求の追跡管理

参考） The Open Group, Dependability through Assuredness ™ Standard, 2013

(34)


d*フレームワーク

(35)


組織構造の例

35

顧客サービス提供者

コンポーネント開発者

第三者機関

安全な提供コンポーネントの安全な開発

コンポーネント安全性評価

サービスは安全であるコンポーネントは安全である

安全評価は公正である

サービスで利用するコンポーネントは安全である

安全基準の下でコンポーネントは安全である

サービス安全性評価

安全基準の下でサービスは安全である

サービスが安全に提供されている

(36)


d*フレームワークによる組織間の責任関係

36

(37)


D-Case部会の狙い

D-Case実証評価研究をD-Case部会として継続

D-Caseの教育

D-Case適用支援技術の研究・開発

D-Case統合環境の試行評価

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ディペンダビリティ技術推進協会

D-Case部会

ディペンダビリティ技術推進協会参加企業・法人

個人

D-Case技術

適用技術

導入上の課題解決

ニーズ，導入上の課題

有効性評価


D-Caseの実証評価の取り組み

山本修一郎 DEOS Project, 名古屋大学

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